Forskare skapar rekordbrytande kvant-simulator för material

Forskare i Australien har utvecklat den största kvant-simulatorn hittills, med 15 000 qubits för att modellera exotiska kvantmaterial. Denna enhet, känd som Quantum Twins, kan hjälpa till att optimera supraledare och andra avancerade ämnen. Byggd genom att bädda in fosforatomer i kiselchip, erbjuder den hittills oöverträffad kontroll över elektroners egenskaper.

Michelle Simmons och hennes team på Silicon Quantum Computing i Australien har presenterat Quantum Twins, en kvant-simulator bestående av 15 000 qubits arrangerade i ett rutnät. Detta är den största sådana enheten hittills och överträffar tidigare arrayer gjorda av tusentals extremt kalla atomer. Genom att bädda in fosforatomer i kiselchip förvandlade forskarna varje atom till en qubit, vilket möjliggör precisa arrangemang som efterliknar atomstrukturer i verkliga material. Simulatorn ger detaljerad kontroll över elektroners egenskaper, såsom svårigheten att lägga till en elektron vid en rutnätspunkt eller möjliggöra elektron-'hopp' mellan punkter. Denna förmåga är essentiell för att förstå elektricitetsflöde i material. Simmons noterade: «Skalan och kontrollerbarheten vi uppnått med dessa simulatorer innebär att vi nu är redo att ta oss an några mycket intressanta problem.» Hon tillade: «Vi designar nya material på tidigare otänkta sätt genom att bokstavligen bygga deras analoga atom för atom.» I tester simulerade teamet en övergång mellan metalliskt och isolerande beteende i en matematisk modell av hur orenheter påverkar elektriska strömmar. De mätte också systemets Hall-koefficient över temperaturer och avslöjade responser på magnetfält. Konventionella datorer kämpar med stora tvådimensionella system och komplexa elektroninteraktioner, men Quantum Twins visar lovande resultat. Framöver kan enheten utforska okonventionella supraledare som fungerar under mildare förhållanden än traditionella men kräver djupare mikroskopiska insikter för rumstemperaturapplikationer. Den kan också undersöka metall-molekyl-gränssnitt relevanta för läkemedelsutveckling och konstgjord fotosyntes. Resultaten publiceras i Nature (DOI: 10.1038/s41586-025-10053-7).

Relaterade artiklar

Researchers have used two quantum computers and two supercomputers to simulate a molecule with 12,635 atoms, breaking the previous record. The hybrid approach targeted protein-ligand complexes relevant to drug discovery. The achievement marks progress toward practical quantum simulations despite current hardware limitations.

Rapporterad av AI

Researchers at the University of Science and Technology of China have developed the Jiuzhang 4.0 photonic quantum computing prototype, which manipulates 3,050 photons and sets a new record.

Researchers in Finland have measured an energy signal smaller than one zeptojoule using a new calorimeter. The achievement opens pathways for improved quantum computing and searches for dark matter.

Rapporterad av AI

Researchers have produced an exotic molecule that looks like a butterfly, with electron wings, by combining giant and normal-sized rubidium atoms. The achievement completes a two-decade search for a family of such giant molecules and may enable further advances in quantum science.

Denna webbplats använder cookies

Vi använder cookies för analys för att förbättra vår webbplats. Läs vår integritetspolicy för mer information.
Avböj